基于蠕变影响的可调控配筋胶合木梁长期受弯性能研究

摘要

木结构是近年来我国大力提倡的一种绿色、安全、低碳、环保的可持续结构形式。作为现代木结构的主要材料，胶合木具有缺陷分散、强度高、截面及构件形状自由等的优点，但是由胶合木组成的梁在受弯时容易发生脆性的受拉破坏，且由于木材的弹性模量较小，胶合木梁的变形较大，加之木材的蠕变特性，使得胶合木梁在设计过程中往往由变形控制，木材的强度，尤其是抗压强度没有得到充分发挥。在这种背景下，本文提出了一种在胶合木梁下部开槽并配置钢筋，形成钢筋受拉、胶合木受压的组合构件——可调控配筋胶合木梁。这种形式的梁可充分利用胶合木的抗压强度，使胶合木发生塑性的受压破坏，并且在使用过程中可以通过调节预应力的大小来减小或消除蠕变对长期变形的影响。由于配筋胶合木梁是一种新型构件，国内外的相关研究还比较少，考虑到蠕变是木材的基本特性之一，且木材蠕变对梁的长期受力性能又有巨大影响，则研究可调控配筋胶合木梁的长期受弯性能具有一定的学术价值和工程意义。在这样的背景下，本文开展如下研究：
　　将可调控配筋胶合木梁按照梁的类型、加载水平、配筋率和预应力值分为A、B、C、D四组，分别置于哈尔滨室内正常使用环境下进行长期加载试验。其中A、B组为不同加载水平下的纯胶合木梁和普通配筋胶合木梁；C组为加载水平相同，配筋率不同的普通配筋胶合木梁；D组为加载水平和配筋率相同，预应力值不同的预应力配筋胶合木梁。对每组梁进行90天的长期加载试验，获得可调控配筋胶合木梁长期蠕变变形的初始试验数据。经分析可知，与加载水平为20%的梁相比，LA2、LA3的蠕变变形分别增大32.37%和126.97%，PLB2、PLB3的蠕变变形分别增大37.85%和131.49%，蠕变速率随加载水平的提高而增大，且加载水平超过正常使用荷载时，梁蠕变变形发展更为明显；与梁PLC1相比，梁PLC2、PLC3的蠕变变形分别增大33.80%和73.60%，增加配筋率有助于减小梁的蠕变变形；梁YLD2的蠕变变形比YLD1增大74.12%，梁的蠕变速率随着预应力的增加而增加。根据上述变化规律，建立了预测试验梁长期挠度变化的模型——幂律模型，并给出计算可调控胶合木梁长期挠度的公式和不同类型梁蠕变变形系数的取值。
　　在完成对 A、B、C、D组的长期加载试验后，进行短期加载破坏试验，得到蠕变后的梁和蠕变后进行变形恢复的梁的极限荷载，并与未发生蠕变的试验梁进行对比。未进行变形恢复的梁，其承载力均有所下降，其中A组梁下降了4.22%~9.83%，B组梁下降了2.64%~13.23%，C组梁下降了8.16%~11.25%，D组梁下降了2.90%~9.16%；而变形恢复至加载初始值的梁，其承载力梁有所提高，提高幅度为4.62%~14.08%，说明预应力调控能够提高梁的承载力且效果非常明显。

目录

1绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状与分析

1.3目前存在的问题

1.4本文主要研究内容

2可调控配筋胶合木梁长期加载试验设计与准备

2.1试件设计

2.2材性试验

2.3长期试验准备

2.4本章小结

3可调控配筋胶合木梁长期加载试验

3.1试件分组

3.2长期加载试验

3.3试验现象

3.4试验结果与分析

3.5本章小结

4可调控配筋胶合木梁蠕变模型的建立与预测

4.1蠕变模型的研究

4.2蠕变的影响因素

4.3可调控配筋胶合木梁蠕变的模型

4.4可调控配筋胶合木梁长期挠度的计算

4.5本章小结

5基于蠕变影响的配筋胶合木梁短期加载试验

5.1试验分组及加载制度

5.2梁的试验现象和破坏形式

5.3梁的试验结果与分析

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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